JP5614881B2

JP5614881B2 - 電気機器

Info

Publication number: JP5614881B2
Application number: JP2010183614A
Authority: JP
Inventors: 高橋　和彦; 和彦高橋; 健五岩重; 憲一服部; 山本　幸弘; 幸弘山本; 恭典佐竹; 崇廉田中; 武藤　徹; 徹武藤; 精一沢田; 靖章景山
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2030-08-19
Also published as: US9212957B2; EP2420809A3; EP2420809B1; EP2420809A2; US20120043863A1; JP2012044773A

Description

本発明はタービン発電機等の回転電機や変圧器等の静止誘導電機を含む電気機器に係り、特に、素線導体を集合させて形成した絶縁巻線を有する電気機器に関する。

素線導体を集合させて形成した絶縁巻線を有する電気機器、例えばタービン発電機においては、素線導体の温度を測定するために、例えば特許文献1に開示のように、素線絶縁が施された素線導体に接近させて温度検出センサを配置している。

特開２００９−２２２７１５号公報

上記特許文献１に開示の素線導体の温度測定によれば、素線導体に接近して温度検出センサを設置しているので、素線導体の正確な温度検出を行うことができるものと思われる。

しかしながら、温度検出センサが隣接素線導体間に配置されているので、絶縁テープ巻回時等の主絶縁層成形時の過程で温度検出センサを加圧することがあり、その結果、温度検出センサを損傷させたり、温度検出センサを加圧することにより測定値を変化させたりすることになり、素線導体の正確な温度測定が行われない恐れがあった。また、素線絶縁を介しての素線導体の温度測定となるので、素線導体の正確な温度測定が行われない恐れがあった。

本発明の目的は、温度検出センサを加圧することなく素線導体の正確な温度測定を行うことができる電気機器を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、素線絶縁層を形成した素線導体の広幅面側に素線導体延在方向に沿う収納空間として広幅面側における素線絶縁層及び素線導体の一部を削除した凹溝を形成し、この収納空間内に温度検出センサを設置したのである。

このように素線導体に形成した収納空間内に温度検出センサを設置することで、素線導体の温度を直に測定することができると共に、温度検出センサは収納空間内に位置しているので、絶縁テープ巻回時等の主絶縁層成形時の過程で加圧されることはなく、正確に素線導体の温度を測定することができる。

以上説明したように本発明によれば、温度検出センサを加圧することなく素線導体の正確な温度測定を行うことができる電気機器を得ることができる。

本発明が適用される電気機器の一実施の形態であるタービン発電機の上半分を示す概略縦断側面図。図１のＡ−Ａ線に沿う固定子巻線の拡大断面図。図２の固定子巻線の素線導体の一部を示す拡大断面図。図３の素線導体の１本を示す拡大斜視図。別の素線導体の一部を示す拡大斜視図。

以下本発明による電気機器を、図１〜図５に示すタービン発電機に基づいて説明する。

タービン発電機１は、回転軸２に一体に構成された回転子３と、この回転子３に径方向の隙間を介して配置された固定子４と、この固定子４を支持し図示しない軸受装置を介して前記回転軸２を軸支する固定子枠５とを備えている。

前記回転子３は、回転軸２と一体に形成された塊状の回転子鉄心６と、この回転子鉄心６に形成された巻線溝（図示せず）内に装着された回転子巻線７とを有する。一方、前記固定子４は、電磁薄鋼板を多数枚積層して形成した固定子鉄心８と、この固定子鉄心８に形成された巻線溝（図示せず）内に装着された固定子巻線９とを有する。

このほか、前記回転子鉄心６の巻線溝から張り出した回転子巻線７の巻線端を遠心力から保持するために回転子鉄心６の軸方向端部に保持環１０が固定されている。また、回転子鉄心６の両側に延在する回転軸２には、冷却媒体を回転子３及び固定子４に循環させるために冷却ファン１１が設けられている。

上記構成のタービン発電機１の固定子巻線９は、図２及び図３に示すように、外周に素線絶縁層１３を形成した平角導体より成る素線導体１２を複数まとめて素固めし、その外周に主絶縁層１４を形成している。

そして、素線絶縁層１３を施した素線導体１２の広幅面側には、素線導体の延在方向に沿って収納空間となる削設して断面矩形状の凹溝１２Ｇを形成し、この凹溝１２Ｇ内に温度検出センサである例えば、光ファイバ温度検出センサ１５を収納している。この光ファイバ温度検出センサ１５は、光ファイバに沿って複数のブラック格子センサが所定間隔毎に設置されるセンサであり、同時に複数個所の温度を測定することができる。

このように、凹溝１２Ｇ内に光ファイバ温度検出センサ１５を収納した素線導体１２を素固めする際には、図３に示すように、例えば、下側に位置する素線導体１２の上面側に凹溝１２Ｇの削設により素線絶縁層１３に切れ目が存在していても、上側に隣接する素線導体１２の素線絶縁層１３が凹溝１２Ｇを塞ぐように位置するので、隣接素線導体の短絡は発生しない。さらに、最頂部に位置する素線導体１２の上面側に凹溝１２Ｇの削設により素線絶縁層１３に切れ目が存在していても、その上には主絶縁層１４が形成されるので、何ら問題はない。

以上のように、凹溝１２Ｇ内に収納された光ファイバ温度検出センサ１５は、素線絶縁層１３や主絶縁層１４により覆われた収納空間内に位置し、素線導体１２に直に接しているので、外力を受けることなく素線導体１２の温度を直接測定することができる。

そして、光ファイバ温度検出センサ１５を凹溝１２Ｇ内に収納した素線導体１２を複数集合させた後、主絶縁テープを巻き付けて主絶縁層１４を形成する。尚、主絶縁層１４の形成は、周知のように、主絶縁テープを巻き付けた後、絶縁樹脂を含浸させて加熱硬化させて形成しても良く、半硬化状の絶縁樹脂を含浸させた主絶縁テープを巻き付けた後、加熱硬化させて形成しても良い。

以上説明したように、本実施の形態においては、主絶縁テープの巻き付け時に、光ファイバ温度検出センサ１５を加圧することなく、また、光ファイバ温度検出センサ１５と素線導体１２が直に接しているので、素線導体１２の温度を正確に測定することができる。

ところで、線絶縁層１３を形成した素線導体１２に凹溝１２Ｇを削設し、この凹溝１２Ｇ内に光ファイバ温度検出センサ１５を収納した後、これら光ファイバ温度検出センサ１５を収納した素線導体１２を複数集合させる作業を行うが、この集合作業時に光ファイバ温度検出センサ１５が凹溝１２Ｇから飛び出すことがある。そのために、光ファイバ温度検出センサ１５が凹溝１２Ｇから飛び出さないようにしながら素線導体１２の集合作業を行わねばならず、作業が煩雑になることが懸念される。

そのような場合には、図４に示すように、凹溝１２Ｇ内に光ファイバ温度検出センサ１５を収納した後、凹溝１２Ｇの開口側の複数個所に、絶縁性の粘着テープ１６を貼り付けることで、光ファイバ温度検出センサ１５は凹溝１２Ｇから飛び出さないようになるので、素線導体１２の集合作業の煩雑さを解消することができる。

以上の説明は、電気機器の絶縁巻線として、タービン発電機1の固定子巻線９について説明したが、回転子鉄心６に形成された巻線溝内に装着された回転子巻線７の温度測定についても本実施の形態は適用することができる。

即ち、タービン発電機1の回転子巻線７は、一般的に、固定子巻線9の素線導体１２よりも幅広の平角導体より成る素線導体を巻線溝の上下方向に絶縁シートを介して積層しているので、これら素線導体の広幅面に収納空間となる凹溝を形成し、この凹溝内に光ファイバ温度検出センサ１５を収納することで、固定子巻線9と同様に、回転子巻線７の温度を多点に亘って測定することができる。

尚、回転子巻線７の場合、タービン発電機1の運転中に遠心力を受けるので、前記素線導体に形成する凹溝は、回転子３の内径側に向いて開口するように形成することで、収納された光ファイバ温度検出センサ１５は凹溝底部の素線導体に遠心力で密着するので、素線導体の温度を正確に測定することができる。

さらに、タービン発電機１は、運転中に機械的振動や電磁的振動を受けるので、前記回転子巻線７や固定子巻線9の凹溝１２Ｇ内に収納された光ファイバ温度検出センサ１５が振動を受けて凹溝内を移動することがある。

このような凹溝内の光ファイバ温度検出センサ１５の移動を嫌う場合には、凹溝を収納される光ファイバ温度検出センサ１５の断面形状に合わせて形成して移動しないようにしても良く、さらに、凹溝底面に接している光ファイバ温度検出センサ１５の周囲に絶縁性の充填剤を充填したり絶縁性の接着剤で接着したりして移動しないようにしても良い。このほか、凹溝内の光ファイバ温度検出センサ１５が多少変位しても差し支えない場合には、保護チューブに光ファイバ温度検出センサ１５を挿入して振動による損傷を防止するようにしてもよい。

また、素線導体１２に設ける収納空間としての凹溝１２Ｇは、断面矩形状に形成した例を説明したが、これらに限定されるものではなく、例えば、断面Ｖ溝あるいは断面半円形溝としてもよい。また、参考例としては、図５に示すように、収納空間として素線導体１２に素線導体延在方向に沿う穴１２Ｈを形成し、この穴１２Ｈ内に温度検出センサである光ファイバ温度検出センサ１５を収納することも考えられる。

このほか、温度検出センサとして、光ファイバ温度検出センサを一例に説明したが、通常の温度測定素子を絶縁巻線の凹溝１２Ｇや穴１２Ｈ内に設置して測温するようにしてもよい。

以上の説明は、絶縁巻線を有する電気機器として、タービン発電機１を説明したが、水車発電機や大型電動機等の回転電機に使用される絶縁巻線に適用することができるのは勿論のこと、変圧器等の静止誘導電機に使用される絶縁巻線にも適用することができる。

１…タービン発電機、２…回転軸、３…回転子、４…固定子、５…固定子枠、６…回転子鉄心、７…回転子巻線、８…固定子鉄心、９…固定子巻線、１０…保持環、１１…冷却ファン、１２…素線導体、１２Ｇ…凹溝、１２Ｈ…穴、１３…素線絶縁層、１４…主絶縁層、１５…光ファイバ温度検出センサ、１６…粘着テープ。

Claims

素線絶縁層を形成した平角導体より成る素線導体を集合させてその外周に主絶縁層を形成した絶縁巻線を備えた電気機器において、前記素線絶縁層を形成した素線導体の広幅面側に素線導体延在方向に沿う収納空間として前記広幅面側における前記素線絶縁層及び前記素線導体の一部を削除した凹溝を形成し、この収納空間内に温度検出センサを収納したことを特徴とする電気機器。
素線絶縁層を形成した平角導体より成る素線導体を集合させてその外周に主絶縁層を形成した絶縁巻線を回転体側に備えた電気機器において、前記素線絶縁層を形成した素線導体の内径側に面する広幅面側に素線導体延在方向に沿う収納空間として前記広幅面側における前記素線絶縁層及び前記素線導体の一部を削除した凹溝を形成し、この収納空間内に温度検出センサを収納したことを特徴とする電気機器。
前記温度検出センサは、光ファイバ温度検出センサであることを特徴とする請求項１又は２記載の電気機器。
平角導体より成る素線導体に素線絶縁層を形成し、その後、素線導体の広幅面側に前記素線絶縁層及び前記素線導体の一部を削除して凹溝を形成し、この凹溝内に光ファイバ温度検出センサを収納して仮止めした後、前記素線導体を複数まとめて素固めし、その上に主絶縁層を形成したことを特徴とする電気機器巻線の製造方法。